(57)【要約】【課題】垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて異鋼種の連々鋳を行うに際し、先行して鋳造する鋼種の溶鋼と、これに後続して鋳造する鋼種の溶鋼との継目における溶鋼成分の混合による溶鋼の染み出しや鋳片表面の割れ等の不具合を抑制、更には防止でき、工業的に安定した鋳造を実施できる鋼の連続鋳造方法を提供する。【解決手段】単体では連続鋳造が可能で、化学成分量の範囲が異なる２種の鋼種の溶鋼Ａ、Ｂを、垂直曲げ型の連続鋳造機１０を用いて継続して連続鋳造する方法において、先行して鋳造する溶鋼Ａと、溶鋼Ａに後続して鋳造する溶鋼Ｂとの、継目混合部における任意の混合比率となった混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％とが、下式を満足するような溶鋼Ａ及び溶鋼Ｂを用いて、異鋼種連々鋳を行う。（ＣＭ）×（ＰＭ）≦０．０１６【選択図】図１
2010284685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単体では連続鋳造が可能で、化学成分量の範囲が異なる２種の鋼種の溶鋼Ａ、Ｂを、垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて継続して連続鋳造する方法において、
先行して鋳造する前記溶鋼Ａと、該溶鋼Ａに後続して鋳造する前記溶鋼Ｂとの、継目混合部における任意の混合比率となった混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％とが、下式を満足するような前記溶鋼Ａ及び前記溶鋼Ｂを用いて、異鋼種連々鋳を行うことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
（ＣＭ）×（ＰＭ）≦０．０１６
【請求項２】
請求項１記載の鋼の連続鋳造方法において、前記溶鋼Ａの炭素濃度は０．４質量％以上であり、前記溶鋼Ｂのりん濃度は０．０４質量％以上であることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項３】
請求項１記載の鋼の連続鋳造方法において、前記溶鋼Ａのりん濃度は０．０４質量％以上であり、前記溶鋼Ｂの炭素濃度は０．４質量％以上であることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼の連続鋳造方法において、前記溶鋼Ｂの鋳造は、前記溶鋼Ａが供給された前記鋳型内に注ぎ足して行われ、しかも前記溶鋼Ａの鋳造と前記溶鋼Ｂの鋳造の間に、前記鋳型への前記溶鋼Ａの供給に使用したタンディッシュＡを、前記鋳型への前記溶鋼Ｂの供給に使用するタンディッシュＢに交換することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造方法に係り、更に詳細には、製造する鋼の化学成分量の範囲が異なる溶鋼、即ち鋼種の異なる溶鋼を連続的に鋳造する（異鋼種連々鋳を行う）鋼の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の鋳造方法として、１又は２以上のノズルを介して、水冷中空鋳型（以下、単に鋳型という）内に溶鋼を注入し、この鋳型下部から鋳片を連続的に引出す連続鋳造方法が広く普及している。
この方法においては、生産性の向上及び製造コストの低減などを目的として、ある一つの溶鋼鍋内の溶鋼の鋳造が終了した後に鋳造作業をそのまま継続し、複数の溶鋼鍋内の溶鋼を順次鋳造する「連々鋳」が一般的に行われている。
また、鋼種の異なる複数の溶鋼鍋内の溶鋼を順次鋳造する「異鋼種連々鋳」が行われる場合もある。なお、異なる鋼種とは、鋼種ごとに決められた含有する化学成分の成分量範囲（以下、製造成分範囲ともいう）が重複しない元素を、少なくとも１種類含む、２種の鋼種を指す（以下、同様）。
【０００３】
上記した異鋼種連々鋳においては、先行して鋳造する鋼種の溶鋼（以下、先行溶鋼ともいう）と、これに後続して鋳造する鋼種の溶鋼（以下、後行溶鋼ともいう）との継目混合部が発生する。この継目混合部における混合溶鋼の化学成分は、先行溶鋼の化学成分から後行溶鋼の化学成分へと連続的に変化していく領域であり、先行溶鋼と後行溶鋼のそれぞれの鋼種の化学成分量の範囲から外れるため、一般に屑化処理される。
そこで、このように屑化処理される継目混合部の長さを短くするため、各種の方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１〜５には、先行溶鋼を入れた鍋内の溶鋼の鋳造が終了する直前又は直後に、鋳型内にＶ型又はＨ型等の鉄板を挿入し、先行溶鋼と後行溶鋼との混合と接合不良を防止する方法が開示されている。
また、特許文献６〜１０には、鋳片の厚み方向を横切る方向に付与した直流磁束により、鋳型内に静磁場帯を形成し、鋳型内での溶鋼の成分混合を防止する方法が開示されている。更に、特許文献６、７には、先行溶鋼と後行溶鋼との密度差に応じて、鋳造の順序を決定し、混合溶鋼の領域を低減する高度な発明も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第１６３８２１９号公報
【特許文献２】特許第１８２５１３２号公報
【特許文献３】特開２００４−１７４５１５号公報
【特許文献４】特開２００６−２２４１８３号公報
【特許文献５】特開２００６−２３９７３１号公報
【特許文献６】特許第２９６９５７９号公報
【特許文献７】特開平６−２８５５９６号公報
【特許文献８】特開平８−２２４６４２号公報
【特許文献９】特開平１１−７７２５９号公報
【特許文献１０】特開平１１−３４２４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜１０の方法は、いずれも、先行溶鋼と後行溶鋼との継目混合部を皆無にできない。このため、継目混合部における先行溶鋼と後行溶鋼との混合に起因して、継目混合部に溶鋼の染み出しや鋳片表面の割れ等の不具合が発生し、特に、鋼種の異なる先行溶鋼と後行溶鋼の連々鋳においては、著しく発生する場合があった。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、異鋼種の連々鋳に際し、先行して鋳造する鋼種の溶鋼と、これに後続して鋳造する鋼種の溶鋼との継目における溶鋼成分の混合による溶鋼の染み出しや鋳片表面の割れ等の不具合を抑制、更には防止でき、工業的に安定した鋳造を実施できる鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、単体では連続鋳造が可能で、化学成分量の範囲が異なる２種の鋼種の溶鋼Ａ、Ｂを、垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて継続して連続鋳造する方法において、
先行して鋳造する前記溶鋼Ａと、該溶鋼Ａに後続して鋳造する前記溶鋼Ｂとの、継目混合部における任意の混合比率となった混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％とが、下式を満足するような前記溶鋼Ａ及び前記溶鋼Ｂを用いて、異鋼種連々鋳を行う。
（ＣＭ）×（ＰＭ）≦０．０１６
【０００９】
本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、前記溶鋼Ａの炭素濃度が０．４質量％以上であり、前記溶鋼Ｂのりん濃度が０．０４質量％以上である場合に、本発明の効果をより顕著に発現できる。
本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、前記溶鋼Ａのりん濃度が０．０４質量％以上であり、前記溶鋼Ｂの炭素濃度が０．４質量％以上である場合に、本発明の効果をより顕著に発現できる。
【００１０】
本発明に係る鋼の連続鋳造方法において、前記溶鋼Ｂの鋳造は、前記溶鋼Ａが供給された前記鋳型内に注ぎ足して行われ、しかも前記溶鋼Ａの鋳造と前記溶鋼Ｂの鋳造の間に、前記鋳型への前記溶鋼Ａの供給に使用したタンディッシュＡを、前記鋳型への前記溶鋼Ｂの供給に使用するタンディッシュＢに交換することが好ましい。
【００１１】
従来から、熱間圧延の割れの原因となる化学成分（炭素、りん、硫黄等の不純物成分）があることは指摘されている。
本発明は、凝固シェルと未凝固溶湯が併存する鋳片からの溶鋼の染み出しの抑制についても、上記した化学成分に一定の効果のあることを新たに知見し、その構成を提案するものである。
鋼種は、通常、各鋼種ごとに、前記した製造成分範囲が決められている。具体的には、代表的な５元素、即ち炭素（Ｃ）、りん（Ｐ）、マンガン（Ｍｎ）、硫黄（Ｓ）、ケイ素（Ｓｉ）の他、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、等々、種々の化学成分ごとに、化学成分量の範囲（単位は、例えば、質量％、質量基準のｐｐｍ）が決められている。
【００１２】
製造成分範囲が異なる２種の鋼種は、前記したように、対象となる化学成分において、製造成分範囲の重複部分が無い。このため、各鋼種の化学成分の成分値を、製造成分範囲内のいかなる成分値に設定しても、先行して鋳造した鋼種の鋳片（以下、先行鋳片ともいう）と、後続して鋳造した鋼種の鋳片（以下、後続鋳片ともいう）の境目である継目混合部の化学成分の成分値は、各鋼種の製造成分範囲外となる。
従って、この継目混合部は、当初目的とした製品に使用することができず、屑化する場合がある。
【００１３】
このため、連々鋳を行うに際しては、一般に、製造成分範囲が重複する鋼種を選択する場合が多い。しかし、全ての連続鋳造において、製造成分範囲が重複する鋼種を順番に鋳造することは実製造上困難であるため、異鋼種連々鋳を採用すれば、前記した継目混合部の屑化を招くことになる。
ここで、継目混合部を鋳片製造完了後に屑化するのであれば、連続鋳造機での生産を滞りなく継続することができる。
しかし、異鋼種連々鋳を行う場合、連続鋳造を行っている最中に、継目混合部で鋳片表層に割れが生じたり、また継目混合部で溶鋼の染み出しが生じる恐れがある。このため、これら不具合によって、先行鋳片と後続鋳片の継目外れやブレークアウト等の鋳造トラブルを招きかねない状況があるので、これを本発明の課題とした。
【００１４】
この異鋼種連々鋳を行うに際しては、通常、継目混合部（成分混合部）が、連続鋳造機のタンディッシュ又は鋳型で形成される。継目混合部について以下に述べる。
まず、先行して鋳造する溶鋼Ａと後続して鋳造する溶鋼Ｂの継目混合部が、タンディッシュで形成される異鋼種連々鋳について、図３を参照しながら説明する。
この場合、先行して鋳造する溶鋼Ａを貯蔵したタンディッシュに、後続して鋳造する溶鋼Ｂを注入するため、タンディッシュ内で継目混合部の成分の溶鋼が生成する。この継目混合部の成分の溶鋼は、タンディッシュから鋳型へ供給され、鋳型の上部では鋳型に貯蔵された溶鋼Ａと更に混合する。その結果、図３に示すように、継目混合部の成分の溶鋼を供給する前に、既に鋳型内で形成されていた溶鋼Ａの成分の凝固シェルの内側には、継目混合部の成分の凝固シェルが継続して形成される。また、鋳片表面は、図３に示すように、鋳造順に、最初が溶鋼Ａの成分で、その次が継目混合部の成分で構成されることとなる。
【００１５】
次に、先行して鋳造する溶鋼Ａと後続して鋳造する溶鋼Ｂの継目混合部が、鋳型のみで形成される異鋼種連々鋳について、図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。これは、先行して鋳造する溶鋼Ａの鋳型への供給を終了した後、溶鋼Ａを貯蔵したタンディッシュから、後続して鋳造する溶鋼Ｂを貯蔵するタンディッシュに交換して、溶鋼Ｂを鋳型へ供給する異鋼種連々鋳に相当する。
この場合、溶鋼Ａの成分の凝固シェルが存在する鋳型内で、継目混合部の成分の溶鋼が生成する。図４（Ａ）は、先行して鋳造する溶鋼Ａの鋳型への供給を終了したときの状態を示す。鋳型内には、溶鋼Ａの成分の凝固シェルが、溶鋼湯面から下方（鋳造方向）に鋳型からの冷却に応じて漸次形成されている。その後、タンディッシュ交換中に鋳型からの冷却により、溶鋼Ａの成分の凝固シェルは厚みを増し、後続して鋳造する溶鋼Ｂを鋳型へ供給する直前では、図４（Ｂ）に示すように、溶鋼湯面位置の溶鋼Ａの成分の凝固シェルの厚みも増加する。（なお、ここでは、鋳型内に貯蔵されている溶鋼の凝固収縮による湯面降下は、本発明の基本的考え方に大きな影響を及ぼさないため、図４（Ｂ）では無視している。）
【００１６】
図４（Ｃ）は、後続して鋳造する溶鋼Ｂを鋳型に供給した後の状況を示す図である。溶鋼Ｂがタンディッシュから鋳型へ供給されると、鋳型の上部では鋳型に貯蔵された溶鋼Ａと混合し、継目混合部の成分の溶鋼が生成する。また、鋳片表面は、図４（Ｃ）に示すように、鋳造順に、最初が溶鋼Ａの成分で、その次が継目混合部の成分で構成されることになる。ただし、溶鋼Ａの凝固シェル（固体）の上面は、継目混合部の成分の溶鋼が、直接、鋳造方向に継ぎ足される形で凝固シェルが接合される。この部分を、本発明では上面接合部と称することにする。
【００１７】
本発明者らは、鋭意研究調査の結果、先行して鋳造する鋳片や後続して鋳造する鋳片に比べ、前記した鋳片表面が継目混合部の成分の部分や、前記した上面接合部の部分の２箇所では、各々、鋳片からの溶鋼の染み出しや、表面割れ等の不具合が起こり易くなることを確認した。特に、この不具合は、垂直曲げ型の連続鋳造機の曲げ矯正部で作用する応力による歪みで顕著になる。
このため、場合によっては、これらの不具合が拡大し、前記した継目外れやブレークアウト等の鋳造トラブルを起こす可能性がある。
【００１８】
そこで、本発明では、上記した２箇所のうち、鋳片表面が継目混合部の成分となっている凝固シェルの部分に改善を加えることで、鋳片からの溶鋼の染み出しを防止し、鋳造トラブルを抑制することを検討した。
鋳片表面が継目混合部の成分となっている凝固シェルからの溶鋼の染み出しについては、成分混合に起因して、前記した熱間割れの原因となる炭素やりんの悪影響、スラグやパウダーの巻込み、等が考えられたほか、割れの起点となる介在物の存在や、凝固シェルの再溶解が考えられた。
【００１９】
異鋼種連々鋳は、鋳造が進むにつれて、溶鋼に含まれる化学成分元素の濃度が時系列で変化する特徴がある。言い換えると、継目混合部の鋳片は、前記したように、厚み方向及び鋳造方向に化学成分が異なることになり、凝固温度、凝固潜熱、比熱、及び熱膨張係数などの熱物性値も厚み方向及び鋳造方向に変化し、定常部の鋳片とは異なる。
その結果、継目混合部の鋳片は、非定常な凝固挙動を示し、例えば、鋳型内の凝固シェルの収縮により、鋳型と凝固シェルの間に過度な空隙を生じる。このため、鋳型冷却が低下した場合や、タンディッシュからの溶鋼供給量を継目混合部の非定常な状況に応じて調整するためにノズル吐出流が急激に変動した場合などは、一旦凝固したシェルが再溶解したり、あるいは凝固シェルの成長が停滞することで、安定した凝固進行が阻害され、凝固シェル厚みが不均一になり易い。
【００２０】
従って、継目混合部の鋳片には、非定常な熱応力が発生し易く、かつ、凝固シェル厚みの薄い脆弱な部分に応力が集中することで、鋳片表面の溶鋼の染み出しを助長する傾向がある。
以上考えられた継目混合部の溶鋼の染み出し原因に対し、継目混合部を実質的に皆無とすることはできないとの判断から、本発明者らは、前記した上面接合部の部分や、パウダーの巻き込み、介在物の存在、凝固シェルの再溶解等の溶鋼の染み出し原因が存在しても、炭素やりんの濃度による悪影響を主な対象として対策を施すことによって、工業的に採用できる異鋼種連々鋳の方法に想到した。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、継目混合部における任意の混合比率となった混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％との関係を規定するので、垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて異鋼種の連々鋳を行うに際し、先行して鋳造する溶鋼Ａと、これに後続して鋳造する溶鋼Ｂとの継目混合部における溶鋼成分の混合による鋳片の溶鋼の染み出しを抑制、更には防止でき、工業的に安定した鋳造を実施できる。
【００２２】
特に、垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて鋳造を行う場合、湾曲型の連続鋳造機と同様、鋳片の引抜きに伴い鋳片に加わる引張歪や曲戻し矯正点での歪みが発生するが、これらに加えて、鋳型下の垂直部から湾曲部に移行する部分（曲げ矯正点）で、鋳片の曲げ矯正点の下面側に大きな引張歪が生じ易い。このため、垂直曲げ型の連続鋳造機では、前記した溶鋼の染み出し、場合によっては、この溶鋼の染み出しを原因とするブレークアウト等につながり易い。
しかし、本発明のように、混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％との関係を規定することで、曲げ変形に伴う歪が発生し易い垂直曲げ型の連続鋳造機を用いても、工業的に問題となる溶鋼の染み出しを生じないレベルまで抑えることができる。
【００２３】
そして、溶鋼Ａの炭素濃度が０．４質量％以上であり、溶鋼Ｂのりん濃度が０．０４質量％以上である場合、また、溶鋼Ａのりん濃度が０．０４質量％以上であり、溶鋼Ｂの炭素濃度が０．４質量％以上である場合、継目混合部で問題となる溶鋼の染み出しが発生し易かった従来では忌避されていた鋳造条件下においても、溶鋼の染み出しを抑制でき、異鋼種連々鋳が可能となる。
上記した溶鋼Ａと溶鋼Ｂは、その炭素とりんの各濃度が著しく異なる場合である。このため、製造成分範囲が炭素とりんの双方で異なり、これらの成分値が大きくなっている。この炭素とりんは、元々熱間割れの原因となる元素であり、しかも製造成分範囲が異なるため、継目混合部での定常的な凝固が著しく阻害される。
しかし、本発明のように、混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％との関係を規定することで、上記した条件下においては、問題となる溶鋼の染み出しを抑制でき、異鋼種連々鋳が可能となる。
【００２４】
更に、溶鋼Ｂの鋳造を、溶鋼Ａが供給された鋳型内に注ぎ足して行い、しかも溶鋼Ａの鋳造と溶鋼Ｂの鋳造の間にタンディッシュを交換する場合、溶鋼Ａと溶鋼Ｂとの継目混合部の領域を小さくできるので、例えば、屑化する部分を少なくでき経済的である。
前記したように、混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％との関係を規定することで、継目混合部における溶鋼の染み出しを抑制、更には防止できる。これにより、非定常な凝固挙動の原因となる鋳造速度の変動（低下）を許容できるため、鋳造速度を低下させた状態でタンディッシュを交換することができ、その結果、継目混合部の領域を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】異鋼種連々鋳時の前鍋溶鋼と後鍋溶鋼の各炭素濃度Ｃと各りん濃度Ｐが鋳造に及ぼす影響を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る鋼の連続鋳造方法を適用する連続鋳造機の説明図である。
【図３】タンディッシュで前鍋溶鋼と後鍋溶鋼を混合した場合の鋳型内の溶鋼凝固状況の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は鋳型で前鍋溶鋼と後鍋溶鋼を混合した場合の鋳型内の溶鋼凝固過程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る鋼の連続鋳造方法は、単体では連続鋳造が可能で、化学成分量の範囲（以下、製造成分範囲ともいう）が異なる２種の鋼種の溶鋼Ａ、Ｂを、垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて継続して連続鋳造する方法であり、先行して鋳造する溶鋼（以下、先行溶鋼ともいう）Ａと、この溶鋼Ａに後続して鋳造する溶鋼（以下、後行溶鋼ともいう）Ｂとの、継目混合部における任意の混合比率となった混合溶鋼（以下、単に混合溶鋼という）の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％とが、式（１）を満足するように異鋼種連々鋳を行う方法である。なお、鋳造する溶鋼Ａと溶鋼Ｂの炭素濃度は、例えば、０を超え１．２質量％以下程度であり、りん濃度は、例えば、０を超え０．０８１質量％以下程度である。
（ＣＭ）×（ＰＭ）≦０．０１６      ・・・（１）
以下、詳しく説明する。
【００２７】
本発明者らは、先行して鋳造する先行溶鋼鍋（以下、前鍋ともいう）内の溶鋼Ａと、後続して鋳造する後行溶鋼鍋（以下、後鍋ともいう）内の溶鋼Ｂとの継目混合部における混合溶鋼の濃度が、溶鋼の染み出しに及ぼす影響について研究を重ねた。なお、継目混合部は、化学成分の調査により、成分値の変化を特定してその部位を決定することができる。また、過去の経験からも推定することができる。
その結果、図１に示すように、混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％及びりん濃度ＰＭ質量％が、図１の曲線上を含まない右上の領域を通過すると、著しい溶鋼の染み出しが発生することを知見した。
【００２８】
図１において、「○」印は、著しい溶鋼の染み出しが無く鋳造が良好であった場合の結果を示し、「●」印は、著しい溶鋼の染み出しが発生した場合の結果を示す。また、矢印は、前鍋内の溶鋼Ａ（矢印の起点）から後鍋内の溶鋼Ｂ（矢印の終点）への炭素濃度及びりん濃度の推移（仮定）を示している。
図１に示す鋳造が良好である領域を、継目混合部の混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％及びりん濃度ＰＭ質量％で近似表示すると、前記式（１）で表すことができる。つまり、矢印が曲線（Ｃ×Ｐ＝０．０１６）上を含まない右上の領域を通過した場合に、著しい溶鋼の染み出しが発生し（「●」印）、式（１）で表される曲線上を含む左下の領域を通過した場合に、鋳造が良好になる（「○」印）。
【００２９】
次に、先行溶鋼Ａの炭素濃度をＣ１質量％とし、りん濃度をＰ１質量％として、また後行溶鋼Ｂの炭素濃度をＣ２質量％とし、りん濃度をＰ２質量％とする。そして、継目混合部における混合溶鋼の炭素濃度をＣＭ質量％及びりん濃度をＰＭ質量％とし、混合溶鋼の各濃度が、先行溶鋼Ａと後行溶鋼Ｂの各濃度間を直線的に推移すると仮定して、先行溶鋼Ａと後行溶鋼Ｂの混合割合をαとすると、炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％は、それぞれ式（２）、式（３）のように表される。
（ＣＭ）＝（１−α）Ｃ１＋αＣ２      ・・・（２）
（ＰＭ）＝（１−α）Ｐ１＋αＰ２      ・・・（３）
なお、αは、０から１の範囲で連続的に変化する（即ち、継目混合部における任意の混合比率を決定する）パラメータである。
【００３０】
従って、α＝０の場合、炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％は、それぞれ先行溶鋼Ａの炭素濃度Ｃ１質量％及びりん濃度Ｐ１質量％となる。また、α＝１の場合、炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％は、それぞれ後行溶鋼Ｂの炭素濃度Ｃ２質量％及びりん濃度Ｐ２質量％となる。
以上のことから、式（２）と式（３）より、継目混合部における任意の混合比率となった混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％を求め、式（１）の関係を満たすように、前鍋内の溶鋼Ａと後鍋内の溶鋼Ｂの炭素濃度及びりん濃度、即ちＣ１、Ｃ２、Ｐ１、Ｐ２を、鋼種の選定や成分調整により適正化する。
これにより、継目混合部での著しい溶鋼の染み出しを回避して、良好な異鋼種連々鋳を継続実施できることになる。
【００３１】
前記した式（１）とは異なる領域、即ち炭素濃度とりん濃度の積が０．０１６を超える領域において、継目混合部ではない単一成分の溶鋼Ａ又は溶鋼Ｂは、鋳造事態は不可能でない（即ち、単体では連続鋳造が可能）。しかし、その鋳造に際しては、鋳片の冷却条件の制約（注水量の増減、注水量の増減を実施する鋳片幅方向位置や鋳片鋳造方向位置の設定等）や、連続鋳造速度の制約（連続鋳造速度の上限設定）、場合によっては、生産性は低下するが垂直型の連続鋳造機等のように鋳片に応力がかかり難い連鋳機の使用が必要である。
また、混合溶鋼の製造成分範囲が近接する２鋼種の溶鋼であって、炭素濃度とりん濃度の積が０．０１６を超える場合となるものも、上記した制約である鋳片の冷却条件や鋳造速度条件が、同等であるものが多く、一定した鋳造条件を前提として、連々鋳が可能な場合がある。
【００３２】
しかし、本発明が対象とする製造成分範囲が異なる２種の溶鋼を継続して連続鋳造する異鋼種連々鋳において、使用する２種の鋼種は、上記した制約である鋳片の冷却条件や、鋳造速度条件が異なる場合が多い。このとき、継目混合部は、鋳造と共に移動するため、継目混合部を境として鋳片冷却条件や鋳造速度を変更することは不可能である。
そこで、継目混合部での溶鋼の染み出しの改善や、これによるブレークアウト等の鋳造トラブルの改善において、鋳片表面の凝固シェルの上面接合部の割れ、熱間割れの原因として考えられた炭素やりん等の元素による悪影響、スラグやパウダーの巻込み、定常的な凝固の阻害原因等に対して、対処する必要がある。また、異鋼種連々鋳を行うに際し、鋳片がブルームやビレットである場合に比べ、スラブである場合は、鋳型内での凝固時の鋳片の収縮の影響がより顕著になり、凝固シェルに歪みが集中あるいは集積し易く、定常的な凝固がより阻害される事情がある。
本発明者らは、これら原因に対し、炭素とりんを関連付けて、任意の混合割合の成分値で整理すれば、実質的に他の原因に起因する溶鋼の染み出しや鋳造トラブルを抑制できることに新たに想到した。
【００３３】
また、本発明が対象とする製造成分範囲が異なる２種の鋼種の例として、炭素濃度やりん濃度が近接した成分値（製造成分範囲に重複がある）であっても、例えば、図１の点線で囲まれた領域に示すように、Ｓｉの製造成分範囲が異なる（先行溶鋼：０．２０質量％、後行溶鋼：２．５質量％）場合がある。
この場合、先行鋳造する鋼種の鋳片と後続鋳造する鋼種の鋳片の冷却条件や連続鋳造速度条件が異なり、更にスラグやパウダーの巻込みや定常的な凝固の阻害は避けられない。
しかし、図１に示すように、炭素濃度とりん濃度の積（式（１）の左辺）の上限を０．０１６とすることで、継目混合部の著しい溶鋼の染み出しの発生を抑制することはできる。
なお、本発明者らの知見では、炭素濃度とりん濃度の積（式（１）の左辺）が小さいほど、溶鋼の染み出しを抑制できる傾向がみられたため、下限値は特に設ける必要が無い。ここで、不純物としての炭素、りん、硫黄等が許容される鋼種（不純物が多い鋼種）は、小ロットのものが多く、異鋼種連々鋳操業の確立が望まれている。不純物が許容される鋼種とは、例えば、炭素濃度とりん濃度の積（式（１）の左辺）が０．００５以上である。
【００３４】
なお、継目混合部の鋳造欠陥や鋳造不良を抑制する効果は、前記した式（１）を満足することで、従来では忌避されていた以下に示す条件下で鋳造した場合に、より顕著になる。
即ち、溶鋼Ａの炭素濃度を０．４質量％（より忌避されていた炭素濃度は、０．５質量％、更には０．６質量％）以上とし、溶鋼Ｂのりん濃度を０．０４質量％（より忌避されていたりん濃度は、０．０５質量％、更には０．０６質量％）以上とする。又は、溶鋼Ａのりん濃度を０．０４質量％（より忌避されていたりん濃度は、０．０５質量％、更には０．０６質量％）以上とし、溶鋼Ｂの炭素濃度を０．４質量％（より忌避されていた炭素濃度は、０．５質量％、更には０．６質量％）以上とする。
これにより、著しい溶鋼の染み出しを抑制でき、異鋼種連々鋳が可能となる。
【００３５】
次に、以上に示した溶鋼Ａ、Ｂを使用し、異鋼種連々鋳を行う方法について、図２を参照しながら説明する。
まず、混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％とが、前記式（１）を満足するような異鋼種である溶鋼Ａと溶鋼Ｂを準備する。
なお、溶鋼Ａ、Ｂは、継目混合部における混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％を求め、式（１）の関係を満たすように、溶鋼Ａと溶鋼Ｂそれぞれの炭素濃度及びりん濃度、即ちＣ１、Ｃ２、Ｐ１、Ｐ２を、溶鋼Ａと溶鋼Ｂの製造成分範囲内で調整する。また、異鋼種連々鋳を実施する複数の溶鋼が決まっている場合は、連々鋳を行う溶鋼Ａ、Ｂの継目混合部における混合溶鋼の炭素濃度ＣＭ質量％とりん濃度ＰＭ質量％とが、前記式（１）を満足する順番となるように、溶鋼の選択を行う。
【００３６】
そして、連続鋳造機（以下、連鋳機ともいう）１０の上部位置に、溶鋼Ａを入れた取鍋１１をセットする。なお、溶鋼Ａ（溶鋼Ｂも同様）は、転炉（図示しない）で処理された後に取鍋１１に移され、直接、又は必要に応じて、二次精錬工程を経ている。
この取鍋１１内の溶鋼Ａを、溶鋼供給ノズル１２を介して、取鍋１１のすぐ下に設けられたタンディッシュ１３に注入する。そして、溶鋼Ａを、溶鋼供給ノズル１４を介して鋳型１５の上部に注入する。なお、鋳型１５は、熱伝導率の高い銅製であり、常に水冷されているため、溶鋼Ａは急冷され凝固を開始する。
このように、凝固を開始した鋳片１６は、鋳片支持ロール１７により鋳型１５の下部から連続的に引出されると共に、鋳造方向に沿って設けられた鋳片冷却装置１８〜２０による冷却水の噴射等により、更に冷却され、凝固完了点（クレータエンド）２１において完全に凝固する。なお、完全に凝固した鋳片１６は、鋳片引抜きロール２２により連続鋳造機１０から引抜かれ、鋳片搬送ロール２３によって圧延工程へ搬送される。
【００３７】
この溶鋼Ａの鋳造が終了する前に、溶鋼Ｂの鋳造を引続き行う。
まず、溶鋼Ａがなくなった取鍋１１を連続鋳造機１０から取外し、連続鋳造機１０の上部位置に溶鋼Ｂを入れた取鍋１１をセットし、溶鋼Ａが残存するタンディッシュ１３内に溶鋼Ｂを注入する。
なお、溶鋼Ｂの鋳造は、溶鋼Ａの鋳造と溶鋼Ｂの鋳造の間に、鋳型１５への溶鋼Ａの供給に使用したタンディッシュ１３（タンディッシュＡ）を、鋳型１５への溶鋼Ｂの供給に使用する他のタンディッシュ１３（タンディッシュＢ）に交換することが好ましい。
これにより、溶鋼Ｂの鋳造は、溶鋼Ａが供給された鋳型１５内に注ぎ足して行われるので、化学成分が連続的に変化する部分、即ち、継目混合部の長さを、溶鋼Ａが残存するタンディッシュ１３内に溶鋼Ｂを注入して鋳造する場合と比較して短くできる。
このようにして、溶鋼Ｂの鋳造を、溶鋼Ａの鋳造に継続して行う。
【００３８】
上記した連続鋳造を行う連続鋳造機１０は、垂直曲げ型の連続鋳造機であり、鋳型内の湯面（メニスカス）から１ｍ〜３．５ｍまでの範囲を垂直部とし、その後、未凝固鋳片を曲げ変形（曲げ矯正）させ、更に湾曲部を経て、この曲げを矯正（曲げ戻し矯正）し、水平方向に連続的に引抜く連続鋳造機である。
このように、垂直曲げ型連鋳機では、溶鋼の染み出しや表面割れ、場合によってはこれらの割れを起点とする溶鋼漏れを起こし易い。
【００３９】
従って、継目混合部における混合溶鋼の炭素濃度とりん濃度が、前記した式（１）を満足することで、曲げ変形に伴う歪に対する割れ感受性を工業的に鋳片割れを生じないレベルまで抑えることができる。
なお、垂直曲げ型連続鋳造機の湾曲部の曲率半径は、７ｍ以上とすることが望ましい。一方、湾曲部の曲率半径が大きくなれば、継目混合部の熱間割れ発生の恐れが低減するため、特に規定していないが、現在使用されている連続鋳造機では、１６．５ｍのものがある。
ここで、湾曲部の曲率半径とは、湾曲部が多点曲げの場合、平均曲率半径を意味する。
【実施例】
【００４０】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
異鋼種連々鋳を実施する連鋳機には、鋳型内の湯面（メニスカス）から３．５ｍまでの部分を垂直部とし、その後、未凝固鋳片を湾曲半径７ｍ以上で、多点曲げ変形させて連続的に引抜く垂直曲げ型連鋳機（図２参照）を使用した。なお、鋳型には、製造する鋳片の厚み方向の内幅が２５０ｍｍ、鋳片の幅方向の内幅が１０００〜１２００ｍｍの寸法のものを使用した。
連続鋳造は、定常部を０．６〜１．７ｍ／分の鋳造速度で行い、異鋼種連々鋳の継目混合部（継目部）では、鋳造速度を必要に応じて減速した。なお、継目混合部の鋳片冷却条件は、先行溶鋼Ａの冷却条件、後行溶鋼Ｂの冷却条件、又はそれらの中間的な条件、あるいはこれらを適宜調整した条件を採用し、継目混合部が含まれる範囲（先行溶鋼の鋳造の末期から後行溶鋼の鋳造の初期の範囲）において実施した。
【００４１】
異鋼種連々鋳に際しては、先行溶鋼Ａと後行溶鋼Ｂの鋳造の間に、タンディッシュの交換を行い、鋳型内の先行溶鋼Ａへ、後行溶鋼Ｂを注ぎ足す方法で、連続鋳造を実施した。
なお、異鋼種連々鋳は、炭素濃度：０．００１１〜１．１９８質量％、りん濃度：０．００７１〜０．０８１０質量％の範囲の溶鋼を用い、継目混合部の炭素濃度ＣＭとりん濃度ＰＭの積が前記式（１）の関係を満足するよう（０．０１６以下）に調整したものを実施例１〜１１とし、式（１）の関係を満足しないもの（０．０１６超）を比較例１〜６とした。
この調査結果を、表１に示す。この表１には、継目混合部における混合溶鋼の炭素濃度Ｃとりん濃度Ｐの積（ＣＭ×ＰＭ）の最大値を記載している。なお、実施例１、２、３、５、７、８、９、及び比較例６は、後行溶鋼Ｂの炭素濃度Ｃとりん濃度Ｐの積が最大値となっているため、この値を継目混合部の最大値として記載しているが、他の実施例及び比較例は、前記式（２）と式（３）から求めた値を、継目混合部の最大値として記載している。また、表１には、先行溶鋼Ａと後行溶鋼Ｂとの製造成分範囲が異なる化学成分を記載しており、全ての実施例と比較例において、先行溶鋼Ａと後行溶鋼Ｂの鋼種が異なっていることが分かる。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１に示すように、比較例１〜６は、継目混合部における混合溶鋼の炭素濃度とりん濃度の積が０．０１６超になる部分があった。このため、継目混合部の鋳片には顕著な溶鋼の染み出しが多発し、鋳造トラブルにつながることが懸念された。
更に、比較例６は、先行溶鋼Ａと後行溶鋼Ｂの炭素成分とりん成分の製造成分範囲が重複しているが、Ｓｉの製造成分範囲が異なり、かつ式（１）を満足しない結果である。
このような場合も、継目混合部では定常凝固が阻害される影響で、顕著な溶鋼の染み出しが発生した。
【００４４】
一方、実施例１〜１１は、継目混合部における混合溶鋼の炭素濃度とりん濃度の積が、０．０１６以下になるように成分調整して組み合わされたものである。このため、継目混合部の鋳片で顕著な溶鋼の染み出しが発生することなく、良好に鋳造できた。
また、実施例３、４、６、９のように、炭素濃度とりん濃度の積が比較的大きな組合わせでは、継目混合部の鋳片で溶鋼の染み出しが認められたが、非常に軽微であり、実用上は問題なかった。この実施例４、６は、先行溶鋼Ａのりん濃度が０．０４質量％以上で、後行溶鋼Ｂの炭素濃度が０．４質量％以上の結果であり、また実施例１０は、先行溶鋼Ａの炭素濃度が０．４質量％以上で、後行溶鋼Ｂのりん濃度が０．０４質量％以上の結果であり、従来は忌避されていた鋳造条件であるが、顕著な溶鋼の染み出しを抑制できた。
そして、実施例１１のように、Ｓｉのみ製造成分範囲が大きくずれる場合でも、炭素濃度とりん濃度の積を制御すれば、継目混合部における溶鋼の染み出しを防止できることが分かった。
以上のように、本発明の鋼の連続鋳造方法を用い、異鋼種連々鋳時の前鍋と後鍋の溶鋼成分の組合わせを適正化することで、継目混合部での顕著な溶鋼の染み出しが回避可能であることを確認できた。
【００４５】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の鋼の連続鋳造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、前記式（１）を満足するように、溶鋼Ａと溶鋼Ｂの双方の化学成分量を製造成分範囲内で調整、又は溶鋼Ａと溶鋼Ｂの選択を行った場合について説明した。しかし、例えば、予め溶鋼Ａの鋳造が決まっている場合は、前記式（１）を満足するように、溶鋼Ｂの化学成分量のみを製造成分範囲内で調整、又は溶鋼Ｂの選択を行ってもよく、また予め溶鋼Ｂの鋳造が決まっている場合は、前記式（１）を満足するように、溶鋼Ａの化学成分量のみを製造成分範囲内で調整、又は溶鋼Ａの選択を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０：連続鋳造機、１１：取鍋、１２：溶鋼供給ノズル、１３：タンディッシュ、１４：溶鋼供給ノズル、１５：鋳型、１６：鋳片、１７：鋳片支持ロール、１８〜２０：鋳片冷却装置、２１：凝固完了点、２２：鋳片引抜きロール、２３：鋳片搬送ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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